钢结构桥梁焊缝超声检测技术应用

钢结构桥梁焊缝超声检测技术应用

王鲁生

深圳市交通工程试验检测中心有限公司   518000

摘要：检测人员为了保障钢结构桥梁工程质量和安全，在严格遵守钢结构桥梁安全技术规范要求的同时，还需要有效控制桥梁焊缝施工质量。为了实现上述要求，解决钢结构桥梁焊缝存在的多个问题，本文提出应用超声检测技术这种无损检测技术形式，把控钢结构桥梁焊缝结构质量的建议，借此实现钢结构桥梁安全的目的。

关键词：超声检测技术；钢结构桥梁；焊缝；气孔

引言

钢结构桥梁具有工业化程度高、强度大的特点，所以具备明朗的应用空间和发展空间，但同时也存在部分质量问题。为了从根本上减少发生使用安全事故，有必要展开钢结构桥梁质量和安全检测工作。对此，提出结合焊缝超声检测技术这种无损检测方法，实行桥梁结构探测的建议，以期准确评估桥梁承载能力，确保桥梁在使用过程中的安全性。

1超声检测技术相关概述

1.1超声波设备的结构与分类

考虑到被检查焊接部位、钢材材质、现场测试环境之间的差异特点，需要选择恰当类型的测试探头。现阶段，横波斜探头以及纵波直探头是最长应用的两种探头结构。前者由阻尼块、压电晶片、透声斜楔、电器插接件、外壳等组成，后者由晶片、保护膜、阻尼块、外壳等共同组成，此种探头方式能够实现纵波的接收与发射。

按照超声波通道类型的不同进行划分，可以将其分为单通道探伤仪、多通道探伤仪这两种类型；按超声波连续性为依据进行划分，可以将其划分为调频波探伤仪、连续波探伤仪、脉冲波探伤仪；按其装置显示方式类型进行划分，通常需将显示探伤仪划分为A型、B型、C型这三种类型。

1.2超声检测技术原理

作为一种无损检测技术形式，检测人员在应用超声检测技术的过程中，首先需要利用仪器脉冲电压激励探头产生超声波，待超声波进入被检测构件内部后，超声波针对被检测构件材料以及缺陷情况，会形成不同声学性能表现，其主要技术应用原理在于通过分析超声波穿透时间能量变化情况、分析超声波传播波波形反射情况，然后结合反馈结果全方位、动态化掌握材料内部缺陷的无损检测过程。比如：进行检测和分析的过程中，检测人员在应用脉冲反射法时，可以利用纵波处理垂直探伤，利用横波处理斜射探伤[1]。与此同时，在超声波仪器显示屏上，通过横坐标显示，了解声波具体传播时间；通过纵坐标显示，了解回波信号幅度。超声波传播到气孔、裂纹等缺陷部位时，会立即形成反射。检测人员可以根据超声波的此种表现形式，明确钢结构构件内部缺陷。

2钢结构桥梁焊缝超声检测技术的应用

2.1应用于焊缝裂纹问题检测方面

在检测焊缝质量问题中，裂纹问题基本可以看作是最严重的缺陷问题，如果裂纹过于明显，必将对钢结构整体质量和效果产生影响。在分析裂纹问题产生原因时，发现焊接母材中如果磷、硫、碳等元素含量较高，焊接次数衔接不当，都会增加钢结构发生裂纹问题的概率。通常情况下，检测人员在检测焊缝裂纹问题时，会借助金属超声波探伤仪，配上相应探头完成质量检测。此种超声波装置发射形式，可以利用倾斜方向角度将超声波传播到钢结构焊缝内部。与此同时，根据反射波往返时间、反射波显示幅度，检测人员率先判断存在缺陷问题的可能性。一般情况下，如果显示回波相对稳定，则可以认为出现了裂纹问题；如果波高表现相对较高，则认为出现了一定的位移量问题。

在完成初步判断后，需要观测和分析反射回的波形，检测人员结合反馈结果判断钢结构是否存在焊缝裂纹问题。如果检测人员判定钢结构桥梁存在焊接裂纹，有必要根据始波、底波、缺陷波距离，明确焊接裂纹指示长度和深度。需要注意的是，实际进行检测工作前，有必要率先处理扫查面，确保其表面的清洁[2]。此外，在检测焊缝以及热影响区质量时，在检测过程中如果发现缺陷波问题，检测人员需要利用精探方式，进一步检测缺陷大小和具体位置。完成以上作业流程后，不仅需要进行复探处理，同时检测人员还需对比复探处理结果以及前期检测结果，以此来保证获得更加精准的检测数据。

2.2应用于焊缝气孔问题检测方面

通过总结日常工作经验，得出焊接作业人员操作熟练度不足的结论，会增加气孔质量问题发生的概率。如果气孔问题表现明显，对钢结构桥梁结构质量也会造成影响。为避免发生严重的安全问题，建议遵循无损检测技术要求，针对性检测钢结构桥梁焊缝孔问题，即利用超声波检测技术展开全过程的检测。

气孔产生原因可以从以下几个方面进行理解：其一，母材、填充金属表面具有明显的油污问题，一旦焊条以及焊剂未烘干，可能会增加气孔发生几率。其二，锈或油污水分在高温条件下会分解为气体，然后增加高温金属气体含量。其三，焊接工艺流程未能有效落实，也会引发气孔问题。比如：焊接作业过程中，施工人员没能调整电弧电压、没能选择正确焊接电流，都会导致发生气孔问题。对此，建议利用超声波检测技术，针对钢结构气孔问题进行全方位检测。如果在检测环节发现气孔问题，并且气孔回波高度低、呈单峰波形、不同探测面反射波表现大体相同，同时稍微移动探头，就会发现回波高度降低或消失，则可以认定出现了单个气孔的问题。在超声波检测显示屏上，如果发现一簇反射波，则表明钢结构焊缝存在较多气孔问题。

2.3应用于未焊透问题检测方面

在钢结构桥梁施工过程中，如果存在未完全焊透的情况，可能会威胁到钢结构整体质量以及钢结构安全性，为针对性解决上述问题，检测人员在检测分析钢结构焊缝内部质量情况的时候，有必要利用超声波检测技术。通常情况下，应用超声波探伤检测技术时，如果焊缝内部存在未焊透问题，会产生较高的反射率和较高的波幅。此时，如果平移探头，在超声波检测显示屏上，能够看见表现平稳的波幅。

结合以往施工经验进行了如下总结，如果焊缝存在未焊透缺陷，会影响接头的机械性能，即与其他部位相比，未焊透端部或接口处存在缺陷，会产生更大的应力。如果在实际投入使用前没能做好有效的处理措施，势必会造成钢结构桥梁大面积裂纹现象。对此，建议可以通过合理设计坡口形式、装配间隙以及采用适宜的焊接工艺，有效减少发生未焊透问题[3]。针对需要投入使用的钢结构构件，还需运用超声波检测技术检测分析其内部质量问题，力求从最大限度保证钢结构桥梁在投入使用后的安全性。

2.4应用于未熔合问题检测方面

钢结构未熔合问题，其产生的片状缺陷与裂纹缺陷具有一定相似性，在应用超声检测技术的过程中，会呈现出比较明显的波形和较宽的波幅，同时还可能时常出现多峰的情况。如果以水平方向移动探头，在超声波显示屏上会出现较为稳定的波形，但如果转动探头，则会出现上下错动的波峰。一般情况，针对钢结构未熔合问题，有时仅能一侧检测，有时可以实现两侧探测，但在进行两侧探测的时候，反射波幅具有一定的差异。

结语

综上所述，在科学技术不断发展的推动下，超声检测技术有助于完成钢结构桥梁焊缝检测工作，并能可靠且精准的检测出焊缝未熔合、未焊透、气孔、裂缝等问题，以便于及时发现钢结构桥梁焊缝隐患，从而第一时间做出解决与应对，具有延长桥梁使用寿命，提高桥梁整体质量的作用。

参考文献

[1] 陈士根;蔡文津. 钢结构部分焊透T型焊缝的超声波检测分析[J].广东建材,2019(07)

[2] 陈永玮.基于TOFD法钢结构桥梁焊缝检测研究[J].福建建材,2022(09)

[3] 杨羿;张建东;李昊.钢结构桥梁焊接无损检测技术应用及发展[J].轻工科技,2020(12)